比赛规则

功率预算：

有3000瓦或13安培的系统功率极限,竞争系统将要使用的PDU不能超过3000W或13A的限制，提供一个PDU的竞争集群监控用电量,提供3条电路在展台上单独的断路器（3000W的电路断路器限制）。通过SNMP网络接口为每队使用的APC AP7821 PDU监视在比赛期间的用电量。
其他额外的电源插座，插头转换器，电源延长线，或其他设备由团队自行提供。详情>>

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  性能测试：Linpack测试

HPL是针对现代并行计算机提出的测试方式， Linpack是国际上最流行的用于测试高性能计算机系统浮点性能的benchmark。通过对高性能计算机采用 高斯消元法求解一元N次稠密线性代数方程组的测试，评价高性能计算机的浮点性能。
　　用户在不修改任意测试程序的基础上，可以调节问题规模大小(矩阵大小)、使用CPU数目、使用各种 优化方法等等来执行该测试程序，以获取最佳的性能。HPL采用高斯消元法求解线性方程组。求解问题规 模为N时，浮点运算次数为(2/3 * N^3－2*N^2)。因此，只要给出问题规模N，测得系统计算时间T，峰值 =计算量(2/3 * N^3－2*N^2)/计算时间T，测试结果以浮点运算每秒(Flops)给出，衡量计算机性能的一 个重要指标就是计算峰值或者浮点计算峰值。HPL测试结果是TOP500排名的重要依据。
　　在比赛中，参赛队正确安装和编译HPL包之后，通过一定的配置修改，开始运行HPL，HPL的运行方式 和MPI密切相关，不同的MPI在运行方面有一定的差别。运行结束输出结果后，参赛队需要针对实际测试 结果进行分析，不断修改配置，优化测试，以取得满意的结果。
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  应用测试： 1、CPMD应用优化测试

CPMD是由IBM公司和马克斯-普朗克研究中心共同开 发的一款用于对分子、原子和材料等研究的大型从头算模拟软件。对于非赢利的学术机构是可以免费提 供源代码的，而对于商业组织则需要像IBM公司申请许可。它基于密度泛函理论(DFT)，并通过平面波基 矢和赝势来实现。采用消息传递(MPI)、共享内存(OpenMP)以及混合编程(MPI/OpenMP)的方法来实现并行 化，可以在不同结构的计算机平台上运行。
　　CPMD使用Car-Parrinello分子动力学方法对系统能量最小化，相对于其它的能量极小化方法，如共 轭梯度法(CG)、最陡下降法、Block Davison方法等，该方法具有更高的计算速度和效率，因此可以用来 计算模拟相对比较复杂的分子或材料体系。CPMD的交换关联势可以使用局域密度近似方法(LDA)、局域自 旋密度(LSD)、广义梯度近似(GGA)等。基矢组主要采用赝势+平面波的方法，此外也可以使用高斯型轨道 基矢(GTO)、STO、NAO以及PAO等等。
　　CPMD可以用来计算孤立体系和周期性边界(晶体等)体系的物理、化学性质；可以对体系做几何优化 并寻找化学反应过渡态；还可以计算体系的激发态性质。因此，CPMD是一款功能强大的从头算科学模拟 软件，广泛使用在材料物理、化学、大分子生物学的研究上。例如，可以用来研究二氧化碳分子在高温 高压下的分解过程(环境)、硅基半导体材料的光这特性(硅基光电子器件)等等，对于人类的生产、生活 密切相关的研究领域意义重大。
　　此外，CPMD还具有相对不错的扩展性(加速比)，是一款优秀的应用软件。
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  应用测试： 2、CP2K应用优化测试

CP2K也是一款著名的从头算分子动力学软件。和 CPMD很像，它是由马克斯-普朗克研究中心早在2000年发起的一项用于固体物理研究的项目，全部代码使 用Fortran 95写成。现在它已转由苏黎世ETH和苏黎世大学维护，成为一个开源的项目，遵从GPL协议， 用户可以从其官方网站下载到源代码。
　　CP2K也是基于密度泛函理论(DFT)，但与CPMD不同的是，它不是单独采用平面波基矢，而是使用混合 的高斯平面波近似(GPW)以及多粒子势，可以计算更大的体系。CP2K采用多种交换关联势，包括Slater、 VWN、Pade、Becke88、Perdew86、PBE等等。主要用来研究计算固态、液体、分子和生物体系的性质，如 ：量子点的结构计算、材料表面结构驰豫、相变过程(例如冰的融解、液态水的模拟)等等，所涉及的研 究领域均是与人类的生产、生活密切相关的。
　　CP2K也具有相对不错的扩展性，是相关研究人员的得力助手。
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  应用测试： 3、Openfoam应用优化测试

OpenFOAM (Open Field Operation and Manipulation) 软件可以模拟复杂流体流动、化学反应、湍流流动、换热分析等现象，还可以进行结构 动力学分析、电磁场分析等。
　　OpenFOAM软件的核心技术为一系列的高效C++模块数据包，利用这些数据包可以构造出一系列有效的 求解器、辅助工具和库文件，用来模拟特定的工程机械问题和进行前后处理，包括数据处理、图形显示 、网格处理、物理模型和求解器接口等。
　　OpenFOAM具体功能分述如下：
　　1、求解方面
　　用户可以进行基本的CFD分析，可压与不可压缩流动分析、多相流分析、燃烧分析、热分析以及电磁 场和结构动力学耦合分析。
　　2、前处理方面
　　软件拥有自己的JAVA/C++图形界面——case管理器FoamX，可以对case进行管理，对模型数据进行操 作、设置边界条件和求解设置等内容，此外还有其他一些直接对数据进行操作的辅助工具，如setField 、MapField等工具。
　　3、 后处理方面
　　软件自带有paraFoam模块，可以对OpenFOAM软件的数据直接进行读取。paraFoam基于开源可视化软 件ParaView开发，可以进行一些常用的后处理操作，如网格显示、云图显示、等值面显示、曲线绘制等 等。此外，软件包含有与第三方软件的接口工具，可以通过专业的后处理软件进行数据处理，如 foamToEnsight、foamToFieldview、foamToGMV、smapToFoam等。Ensight软件也可以直接读取OpenFOAM 软件的计算结果。
　　4、 网格方面
　　软件支持各种各样的多面体非结构化网格，包括四面体、立面体、棱柱网格、Polehedral等。网格 生成的时候即可以在自带的FoamX前处理器里进行简单操作(blockMesh)，也可以接受其他网格处理软件 生成的网格，包含有多种网格转换工具如cfxToFoam、fluentMeshToFluent、mshToFoam、ansysToFoam等 。对于网格模型数据，可以进行网格编辑操作和网格质量检查，如网格移动、旋转、细化、重编号、网 格分割、动网格等。
　　5、 物理模型
　　软件包含有先进的物理模型，用来模拟可压与不可压缩流体、牛顿与非牛顿流体。湍流模型方面既 有常规的层流、S-A模型，还包括各种各样的k-e模型，还包括有丰富的大涡模拟模拟，如各种 Smagorinsky模型、scale similarity模型、spectral eddy viscosity模型等等。

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  应用测试： 4、Nemo应用优化测试

　NEMO，欧洲海洋建模软件，主要进行海洋学动力 学(研究海洋力场及其引起的各种机械运动。比如研究海-气相互作用所引起的海洋气象和物质迁移，研 究海底扩张、火山爆发、壳层塌陷或断裂等动力学效应)，热动力学，海冰动力学(冰动力学主要研究海 冰在海洋、大气的动力强迫下的运动变化、动量传输及其断裂、重叠和堆积等动力学特征)，生物地理化 学等建模；NEMO灵活性很强，它还可以进行海洋与大气，陆地表面，植被等相互作用研究，以及气候预 报等。
　　NEMO是由Fortran90编写，基于OPA(海洋动力学模拟软件)软件开发，支持MPI并行，输出文件等通过 NETCDF进行处理。
　　NEMO软件组成：蓝色海洋模拟(海洋动力学：NEMO-OPA)，白色海洋(冰海研究：NEMO-LIM)，绿色海 洋(生物地球化学：NEMP-TOP)，自适应网格细化(AGRIF)。
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参赛学校

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  纽约州立大学石溪分校

  美国纽约州立大学石溪分校（State University of New York at Stony Brook，缩写：SUNYSB或SBU），又称石溪大学（Stony Brook University），成立于1957年，是一所公立大学，以研究见长，也是全美权威的美国大学协会（AAU）成员。石溪大学是纽约州立大学的四个大学中心之一，拥有超过22,000名学生。 成立40多年以来，学校发展速度惊人，已经成为美国领先的教学和研究中心，是世界大学排名前百位的著名高校，计算机科学全美排名前列。该校的很多教学科系和研究部门，在国际和美国的各种重要评比中获得40多个奖项，如诺贝尔物理学奖、诺贝尔经济学奖,诺贝尔医学奖、普利兹文学奖、霍华德?休斯医学机构奖和国家科学奖章 等。诺贝尔物理学奖获得者杨振宁教授在该校执教37年。在他的率领下，该校的理论物理研究所多次获得各种国际大奖。 石溪分校拥有强大的师资力量，2000多名教师全部拥有博士学位或各自研究领域里的最高学位，其中超过100人被授予过"优秀教学校长奖"。该校的校医院 在全美学校医院排名中位列前15名，是美国最好的100家医院之一。

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  科罗拉多大学

  美国科罗拉多大学 (University of Colorado)是全美中北部著名的公立大学，创建于1876年，是美国新闻与世界报道所评全美最佳公立大学之一。现有在校生50,000余人和3500余名教职工，约有300个学科专业。该大学以教学质量高和优秀科研成果著称。该校教师中四分之三拥有博士学位。强大 的学术实力在全美也是众所周知，它在商务研究、数学、艺术、人文科学、工程学等领域都处于学术的前沿，毕业生有很高的就业率。在最新的联邦基金研究排名中，该学校位于全美大学的第6位。科罗拉多大学是一所拥有百年历史的世界名校，该校在过去的一百多年的历史中，培养了大批科学和政治精英，曾经登陆太空的太空人中，有11位来自该校，历史上，科罗拉多大学先后诞生过4位诺贝尔物理学奖获得者，该校大学生代表队曾参加过多次SC大学生超算竞赛。

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  卡尔斯鲁厄理工学院

  卡尔斯鲁厄理工学院 (德语：Karlsruher Institut für Technologie，缩写：KIT)是一所德国巴登符腾堡州的大学也是一所国家级的大型研究中心。KIT是一所在自然及科学领域国际领先的教育和科研机构。拥有约9000名雇员以及约20000名学生。年度预算7.3亿欧元（约合人民币70亿）。 卡尔斯鲁厄理工学院是由原卡尔斯鲁厄大学和原卡尔斯鲁厄研究中心合并而成。卡尔斯鲁厄大学创建于1825年，是德国历史最悠久的理工大学，是继巴黎综合理工学院（1794年）、捷克技术大学（1806年）和维也纳技术大学（1815年）之后的欧洲第四所理工大学。2006年同慕尼黑大学以及慕尼黑理工大学一起入选为第一批精英大学。2003年欧盟大学科研影响力排名位居德国第2位，欧洲第6位。卡尔斯鲁厄研究中心前身是德国的核物理研究中心, 随着德国退出核能的步伐，如今的科研领域主要集中在核子物理,纳米技术，微系统,气候，环境，新能源等方面，属于国家级的大型研究中心，隶属于德国亥姆霍兹联合会旗下，拥有雇员3800人。该校计算机系在德国高校中排名第一，在机器人研究领域一直处于领先地位。

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  清华大学

  清华大学：拥有高校领域最快的超级计算机清华大学计算机系历史较为悠久，自1958年成立至今，已经度过了54个春秋，现已发展成为我国计算机学科领域内综合实力强，影响力大的计算机系，在中国计算机事业的发展乃至国民经济建设中发挥着重要的作用。2011年，清华大学与浪潮集团共同开展"地球系统模拟器科学工程"，双方共同建设的超百万亿次超级计算机启用，这是目前我国高等院校最快的超算系统，为我国在地球系统科学研究领域提供了重要的计算装备。该超算平台隶属清华大学高性能计算研究所。"地球系统模拟器"超百万亿次超级计算机采用超异构并行可扩展架构，每秒运算能力达172万亿次，是国内高校首台计算力破百万亿的计算平台。目前，该超算系统已经承担起联合国政府间气候变化专门委员会第五次评估报告（IPCC-AR5）气候模拟、预测、评估试验的计算任务。

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  国防科技技术大学

国防科学技术大学："两河之父"
国防科技大学在中国超级计算机发展史上有着相当重要的地位，被誉为"两河之父"。
2009年，国防科学技术大学研制成功"天河一号"千万亿次计算机，使我国成为继美国后第二个可自主研制千万亿次超级计算机的国家。
2010年11月14日，国际TOP500组织公布了最新全球超级计算机前500强排行榜，天河一号的二期系统"天河-1A"成为全球运算速度最快的超级计算机。
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